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Transcrição de vídeo

bem vindos de volta agora vamos usar um pouco do que aprendemos sobre trabalho energia e conservação de energia e aplicá-lo em máquinas simples vamos aprender um pouco sobre vantagem mecânica então eu desenhe uma alavanca simples aqui você provavelmente já foi exposto alavanca simples antes elas realmente são parecidas com uma gangorra é aqui onde o pivô o ponto de apoio da alavanca está isso é chamado de fulcro é realmente só é o ponto de apoio que é essencialmente o que eu desenhei portanto nesse exemplo eu tenho uma prancha grande de madeira e em uma extremidade eu tenho esse peso de 10 newtons e o que vamos descobrir é um quanta força bem podemos descobrir um par de coisas mas quanta força eu tenho que aplicar aqui para apenas manter isso nivelado por que esse piso vai estar empurrando para baixo por isso naturalmente isso iria querer que toda alavanca giro no sentido horário então o que eu quero descobrir quanta força tem que aplicar para manter a alavanca nivelada ou realmente girar essa alavanca no sentido anti horário e quando girará alavanca no sentido anti-horário o que vai acontecer eu estou empurrando para baixo esse lado esquerdo estou levantando esse bloco de 10 newtons vamos fazer uma pequena experiência mental e ver o que acontece depois que o girar essa alavanca um pouco vamos dizer que o que eu desenhei aqui na cor malva essa é a nossa posição inicial em amarelo eu vou desenhar a posição final assim a posição final vai ficar parecida com alguma coisa assim a posição final é alguma coisa assim e também uma coisa que eu quero descobrir que eu queria escrever é vamos dizer que a distância que é esta distância que onde eu estou aplicando à força o fulcro vamos dizer que essa distância é de 2 e desde o fulcro ao peso que estou levantando a distância é de 1 o que eu fiz é que eu pressionei com alguma força e hoje irei através de um ângulo teta então esse é teta e esse é também então minha pergunta pra você e vamos ter que usar um pouco de nossa habilidade em trigonometria é o quanto esse objeto móvel para cima então basicamente qual foi essa distância qual a sua distância no sentido vertical quanto ele subiu e também por qual distância eu tive que aplicar a força para baixo aqui de modo que essa distância para que esse peso suba essa distância que assim vamos descobrir qualquer um deles então essa distância o que vem temos teta esse é o cateto oposto esse é um ângulo de 90 graus porque começamos nivelados então esse é o quarteto oposto e esse é o que esse é o cateto adjacente então temos o que ele o oposto sobre o adjacente o oceano de um ano é o cateto oposto a esse ângulo sobre hipotenusa e oceano o cateto adjacente sobre poder usa assim sabemos que é tangente de teta é igual a vamos chamar isso de distância que movemos o peso portanto o peso é igual o cateto oposto sobre o adjacente à distância que movemos o peso sobre um e então se continuarmos para esse lado nós podemos fazer a mesma coisa à tangente é o cateto oposto sobre o adjacente vamos chamar isso de distância da força então aqui o oposto da distância da força idade já sente são esses dois metros porque esta época e no usa bem aqui também temos a tangente de teta para você está usando esse triângulo é igual ao lado oposto à distância da força sobre dois metros então isso é interessante ambos são iguais à tangente de teta não temos sequer que descobrir qual a tam gente detecta é sabemos que essa quantidade é igual a essa quantidade e podemos escrever isso aqui poderíamos escrever à distância da força essa é a distância que tivemos que empurrar para baixo do lado da alavanca para baixo sobre dois é igual à distância do peso a distância que o peso percorreu para cima é igual à distância o peso dividido por 11 ou poderíamos reescrever e se um podemos ignorar poderíamos dizer que a distância da força é igual a duas vezes a distância do peso e isso é interessante porque agora podemos aplicar o que acabamos de aprender aqui para descobrir qual era a força e como eu faço isso quando estou aplicando uma força aqui sobre alguma distância estou colocando energia no sistema estou fazendo trabalho trabalho é apenas uma transferência de energia para essa máquina e quando eu faço isso essa máquina está realmente transferindo essa energia para esse bloco ela realmente está fazendo um trabalho sobre o bloco levantando conhecemos a lei da conservação de energia estamos assumindo que esse é um sistema sem atrito e que nada está sendo perdido para o calor ou qualquer outra coisa então o trabalho de entrada tem que ser igual ao trabalho de saída então qual é o trabalho de entrada bem a força que eu estou aplicando para baixo vezes a distância da força então esse é o trabalho de entrada à força vezes a distância da força e essa tem que ser a mesma coisa que o trabalho de saída bem qual é o trabalho de saída é a força do peso puxando para baixo então temos que é essencialmente uma força de elevação da alavanca ela tem que neutralizar a força do peso puxando para baixo na verdade desculpe eu disse isso um pouco errado mas essa alavanca essencialmente vai estar empurrando para cima sobre esse peso o peso acaba que por isso ela empurra para cima com a força igual peso do objeto então esse é o peso do objeto que eu disse é um objecto de 10 newtons portanto é igual a 10 newtons essa é a força e ela faz isso por uma distância descobrimos que esse objeto esse piso se move para cima com uma distância de p sabemos qual é a distância da força em termos da distância dp então podemos reescrever isso como o força vezes substitua qe2 dp igual a 10 dp de vida ambos os lados por dois e você tem dp e você obtém a força igual a 10 dp sobre 2 dp que é igual a os dps cancelam e ele resta somente 15 ele resta somente 15 então isso é interessante eu acho que você verá onde isso está indo fizemos isso um pouco complicado dessa vez mas eu espero que você perceba um tema geral esse foi um peso de 10 newtons eu já tive de pressionar para baixo os 15 mil tons a fim de levantar lo mas ao mesmo tempo eu pressionei para baixo com 5 mil tons mas eu tive que empurrar para baixo o dobro do tempo assim a minha força foi a metade mas a distância que eu tive que empurrar foi o dobro e aqui a força é duas vezes maior mas a distância percorrida é a metade então o que essencialmente aconteceu aqui é que eu multipliquei a minha força e porque o multiply que minha força e o essencialmente perdi um pouco de distância mas eu multipliquei minha força porque introduziu uma força de cinco mil tons e obtive uma força de 10 newtons embora a distância percorrida pelo peso de 10 newtons tenha sido menor isso é chamado de vantagem mecânica se eu tenho uma força de entrada de 5 e obtêm uma força de saída de 10 a vantagem mecânica é 2 portanto a vantagem mecânica é igual a força de saída sobre a força de entrada e outra coisa que você está começando a perceber agora é que a proporção da vantagem mecânica era na verdade a relação desse cumprimento a esse comprimento e descobrimos isso pegando a tangente fazendo essas proporções mas em geral faz sentido porque essa força x essa distância tem que ser igual a essa força vezes essa distância sabemos que a distância que isso sobe é proporcional ao cumprimento do fulcro até o peso e sabemos que desse lado a distância que você está empurrando para baixo é proporcional ao comprimento de onde você está aplicando o peso o fulcro agora vou apresentar pra você o conceito de momento de uma força em apenas um momento então em geral os eu tenho e isso é realmente tudo que você precisa aprender aquele último exercício mental foi apenas para mostrá lo a você mas eu tenho um trunfo que se chamarmos essa distância ddd 11 e chamamos essa distância de 2 e se eu quiser aplicar uma força pra cima aqui vamos chamar essa força de f1 eu tenho uma força para baixo f2 nessa máquina f 2 vezes de 2 é igual à de um vezes f1 e isso é realmente tudo o que você precisa saber isso tudo cai fora de trabalho de entrada igual o trabalho de saída agora essa quantidade não é exatamente o trabalho de entrada o trabalho de entrada era essa força desculpe f2 é esta força x essa distância mas essa distância é proporcional a essa distância é isso que você precisa percebia e essa quantidade vim aqui é chamado de momento de uma força no próximo vídeo que eu vou começar muito em breve porque esse vídeo está prestes a acabar estou ficando sem tempo vou usar essas quantidades para resolver um monte de problemas de vantagem mecânica ver você lá até lá